液压支架电液控制系统跟机自动化技术研究

液压支架电液控制系统跟机自动化技术研究

高婷婷

山东能源重装集团恒图科技有限公司 山东省泰安市 271222 摘要：液压支架是煤矿综合机械化采煤的关键装备之一，而液压支架电液控制系统是提高液压支架支护效果，实现综采自动化的关键控制部件。目前，国内电液控制系统通过了液压支架电液控制系统产品，每年都有液压支架电液控制系统投入应用，国内液压支架电液控制系统的市场份额占到70%，产品已日趋成熟，并不断发展，液压支架电液控制系统在薄煤层、中厚煤层、厚煤层和放顶煤等综采工作面得到普遍广泛的应用。

关键词：液压支架；跟机系统；自动化

液压支架电液控制系统作为,目前国内先进的自动控制技术在煤矿综采工作面广泛应用，特别是在 国内部分地质条件较好的煤矿已经成功实现跟机自动化.液压支架作为综采成套智能装备的重要组成部分，利用高压乳化液的作用实现支护与推移等循环动作，为综采工作面提供支撑保护。近年来，为了实现液压支架单架控制、成组控制和自动跟机控制，越来越多的煤炭生产企业引入了液压支架电液控制系统，而作为最能体现液压支架电液控系统自动化水平的关键技术，自动跟机控制能够极大地降低煤矿工人的劳动强度，提高综采工作面开采时的支护效率。

一、概述

从工作面整体采煤的角度，将采煤机、液压支 架 、刮板输送机看成一个大型的整体设备，它们在 结构上相互配套 、动作上互相约束 、位置上相互重 叠。跟机自动化就是大型设备由一个集中控制中心统一控制的方法 ，具体是指以采煤机的位置为依据，结合矿区地 质条件选取合适 的割煤工艺全截深双向割煤工艺、全截深单 向割煤工艺、半截深割煤工艺，确定当采煤机运行到某台支架时 ，在采煤机后面采煤机运动方 向为前的支架开始自动移架、推移刮板输送机、伸护帮板，在采煤机前面的支架开始收护帮板 ，做到自动控制与采煤工艺相结合，提高了工作面生产效率。跟机自动化实现条件主要有 ：①准确的采煤机位置信号。目前的电液控制系统一般采用红外线采煤机位置检测系统。红外线发射器安装在采煤机的机身上，红外线接收器安装在液压支架上，红外发射器不断发送一定频率的固定编码的红外线信号，当采煤机运行时，不同液压支架上的接收器会接收到红外线信号，同时接收到信号的红外线接收器将此信号传送给支架控制器，支架控制器就可以确定出采煤机的具体位置。②保证工作面的整体工作状态正常。其中包括液压支架电液控制系统线缆连接完整 ，巷道主机与工作面的通信正常，各传感器连接和通信正常可靠，所有参与跟机自动化的支架液压系统工作正常。

二、跟机自动化智能化控制系统设计

1、方案设计。在工作面中，对于地质赋存条件的不同，其自动化控制系统能够运用支架的感知器件来对其运行状态进行感知，收集、整理、归总及分析人工操作的信息，将跟机的工艺流程及节奏、相关的参数进行不断完善与调整，从而使其运行状态达到最佳，促使该自动化控制系统实现人工智能化[2]。根据现场设备的工作状况及所处环境，该自动化控制系统应当将各个设备间、设备与环境间的关系进行协调，对于各个因素对其所造成的影响进行最好的解决，对产生影响的各个因素进行分析，该自动化控制系统应当具备一定的组织综合能力，对时刻变化的环境条件、设备条件、配套设备和采煤机的动作速度等各类信息进行全面的分析，预估、试验及控制相关参数，同时在控制的过程中进行不断的学习与完善，将控制的过程及参数进行自我修正[6]；该自动化控制系统应当具备优化及适应的能力，依据各个生产的场景，及顶板条件的变化状况，对支架的动作数量、相关参数及泵站的启动数量进行调整，运用各种方法将程序的适应能力进行提升；该自动化控制系统应当具备诊断故障的能力，处于故障的背景下也能够自我修正，同时当设备出现故障时进行报警，进行及时的人工维修，使设备的运作效率不断提升。即使处于不利的环境下，设备也能继续运行，同时满足系统的要求。其流程图如图所示。

通过在配置服务器及监控中心设置相应的计算机，作为该自动化控制系统的关键元件，对其资源进行综合规划，实施全方位的协调与调度，鉴别出未达到运行效果的支架，并做出指令，使其进行动作补遗，为该动作提供二次机会，从而使移架动作作到位，防止“丢架子”的问题产生，进而使可靠度增强。在跟机中，将对支架动作造成影响的各个因素进行特征性的鉴别与记忆，同时运用相应的方法对其进行智能化的分析处理。

2、跟机控制与供液系统耦合控制。泵站供液系统能力、采煤机的动作速度及支架的动作速度这三者应当相匹配，当采煤机的速度不断提升，支架若遵循原有的单架，依次进行移架，就无法使追机的要求得到满足，因此必须几台支架同步移架。将其管路加粗，将流量的损失降低，将泵站的压力提升，采取泵站多级并联的环形供液模式，能够将供液的流量增加，将回液的阻力降低，将支架的动作速度提升。

3、跟机控制与设备工况耦合控制。在工作面中，伴随设备的不停运转，其过滤元件会发生堵塞，电液换向阀会产生串液，电磁阀产生别卡，导致油缸的动作速度变慢，原有的时间参数无法与其相适应，而有可能随时出现在任何一个支架上，导致不能有效地控制跟机动作质量。因此，对于跟机动作中产生的数据，应当加以储存与分析，对其变化态势进行观察。单位时间内，若油缸的动作量或者传感器的变化量的延迟大于预定的阈值时，应当将支架自动化的反冲洗功能进行启动，将过滤系统进行疏通，当成效未得到完善的时候，一方面，要对故障进行报警，这就要求相关人员及时清除故障；另一方面，对传感器相关数据的时间序列进行分析，从而预算出调整量，同时针对由时间控制的动作，依照相关比例对时间参数进行调整，进而伴随支架的运作状态，对动作控制参数进行及时调整，促使设备与参数实现完美配合，从而实现预期的效果。

4、跟机自动化智能化控制系统应用。目前，该自动化控制系统，并取得了较好的效果。该系统具备的功能：移架、运行刮板输送机及喷雾等，根据采煤机的运行速度，可以将跟机移架及分组的跟机移架进行顺序转换，当采煤机低于 5m/min 的速度时，启动顺序跟机移架，当速度达到 8m/min 时，应当同时启动多个支架。依据支架动作的动作变化及主供液管路的压力变化，将相关的控制参数进行及时调整，但该参数的调整量大于预定的阈值时，实施故障报警，促使相关人员将故障问题进行及时排除。

综采工作面跟机自动化控制是通过较多个液压支架所分别实现，受到多种因素的影响，如作业环境、使用设备、工艺和控制模式等等，应当对其进行记忆、智能分析及控制，感知，从而使该自动化程序能够与环境、设备相匹配，尽可能地与工作面各个参数的不断变化相适应，使支架的智能化及适应性得到提升，使跟机效果得以完善，从而使运行效果最佳。对该系统进行研究，能够将程序的智能化水准提升，真正实现无人操作。

参考文献：

［1］王国法．电液控制系统在综采面液压支架中的应用分析控制技术［M］．北京: 煤炭工业出版社，2018．

［2］李首滨，韦文术，牛剑峰．液压支架电液控制及工作面自动化技术综述［J］．煤炭科学技术，2017，35( 11) : 1－3．

［3］李效甫．王书明，崔志芳.大采高液压支架自动控制技术研［J］．煤矿开采，2017，6( 6) : 5－6．

［4］ 李首滨．国产液压支架电液控制系统技术现状［J］．煤炭科学技术，2019，38( 1) ．

［5］ 罗跃勇，牛剑峰，韦文术．SAC 型液压支架电液控制系统的研制与应用［J］．煤炭科学技术，2018，36( 12) : 4．

［6］ 伍小杰，程 尧，崔建民．液压支架电液控制系统设计［J］．煤炭科学技术，2018，39( 4) : 19．